DE8807222U1 - Circuit breaker with arc limiting device - Google Patents
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Description
Bonn, den 26.o5.1988 o76 - PPBonn, 26.o5.1988 o76 - PP
Klöckner-Moeller
Elektrizitäts-GmbHKlöckner-Moeller
Electricity GmbH
Stromunterbrecher mit Lichtbogenbegrenzungseinrichtung.Circuit breaker with arc limiting device.
Die Erfindung betrifft einen Stromunterbrecher mit Lichtbogenbegrenzungseinrichtung nach dem Oberbegriff des An-.spruchs 1.The invention relates to a circuit breaker with an arc limiting device according to the preamble of claim 1.
Derartige Stromunterbrecher dienen in Schaltgeräten zur Unterbrechung der Hauptstrombahnen. Hierbei kann die Kontaktöffnung durch ein Schaltschloß erfolgen, oder durch elektrodynamische Öffnungskräfte, wie es beispielsweise bei Hochleistungb-Schaltern der Fall ist.Such circuit breakers are used in switching devices to interrupt the main current paths. The contact can be opened by a switch lock or by electrodynamic opening forces, as is the case with high-performance switches, for example.
Bei derartigen Schaltgeräten ist für die Lebensdauer und Schaltleistung von entscheidender Bedeutung, daß der beim öffnen der Kontakte entstehende Lichtbogen nicht auf den Kontaktstücken verharrt, sondern möglichst schnell in den Löschkammerbereich geführt wird, wo eine Kühlung und Löschung des Lichtbogens erfolgt. Hierfür sind die unterschiedlichsten Systeme bekannt, die im Wesentlichen darauf basieren, daß die entstehenden Magnetfelder ausgenutzt werden, um den Lichtbogen über ein Lichtbogenleitblech in die Löschkammer laufen zu lassen.With such switching devices, it is crucial for the service life and switching performance that the arc that is created when the contacts open does not remain on the contact pieces, but is guided as quickly as possible into the arcing chamber area, where the arc is cooled and extinguished. A wide variety of systems are known for this, which are essentially based on the use of the resulting magnetic fields to allow the arc to run over an arc guide plate into the arcing chamber.
Ein derartiges Löschsystem ist bereits in der Firmenschrift "Klöckner-Moeller-Post" Ausgabe 94, Seiten 13 bis 17 beschrieben.Such an extinguishing system is already described in the company publication "Klöckner-Moeller-Post" issue 94, pages 13 to 17.
Hierbei wird der bewegliche Kontakt elektrodynamisch geöffnet und der Lichtbogen durch Magnetfelder zwischen die Löschbleche geblasen.The movable contact is opened electrodynamically and the arc is blown between the quenching plates by magnetic fields.
&Ogr;76 - FP&Ogr;76 - FP
Bei Schaltungen im hohen Schaltleistungsbereich führt jedes Verharren des Lichtbogens auf den Kontaktstücken auch im Milltsekunden-Bereich zu erhöhtem Abbrand und Verschleiß der Kontaktstücke.In circuits with high switching power, any time the arc remains on the contact pieces, even in the millisecond range, leads to increased burn-off and wear of the contact pieces.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Lichtbogen noch schneller an die Lichtbogenlaufschiene zu übergeben und zwischen die Löschbleche zu führen.The invention is based on the task of transferring the arc even faster to the arc guide rail and guiding it between the quenching plates.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.
Durch die Verwendung von Werkstoffen mit niedriger elektrischer Austrittsarbeit erfolgt eine schnelle Fußpunktbildung des Lichtbogens auf der Lichtbogenlaufschiene». Hieraus folgt, daß die Kommutierungszeit, d. h. die Zeit, die der Lichtbogen benötigt, um von dem Kontaktstück auf die Lichtbogenlaufschiene zu wandern erheblich kürzer wird, als bei den beim Stand der Technik für die Lichtbogenlaufschiene verwendeten Werkstoffe.By using materials with a low electrical work function, the base of the arc is quickly formed on the arc guide rail. This means that the commutation time, i.e. the time that the arc needs to travel from the contact piece to the arc guide rail, is considerably shorter than with the materials used for the arc guide rail in the state of the art.
Werkstoffe die für eine wesentliche Verkürzung der Kommptierungszeit sorgen sind insbesondere Magnesium oder Magnesiumlegierungen und Selten-Erde-Werkstoffe wie beispielsweise Cer. Diese Werkstoffe führen zu einer schnellen Zündung des Lichtbogenfußpunktes auf der Lichtbogenlaufschiene und damit mich zu einer schnellen Wegführung des Lichtbogens von dem Kontaktmaterial.Materials that ensure a significant reduction in the compression time are, in particular, magnesium or magnesium alloys and rare earth materials such as cerium. These materials lead to a rapid ignition of the arc base point on the arc guide rail and thus to a rapid removal of the arc from the contact material.
Die weiteren Ansprüche zeigen besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Da die für die Lichtbogenübernahme vorteilhaften Materialien kostenaufwendig sind, ergeben sich durch die Auflage von in Längsrichtung auf der Lichtbogenlaufschiene aufgebrachte Streifen oder durch andere bekannte Verfahren aufgebracht geringe Mengen der beanspruchten Werkstoffe kostengünstige Lösungen.The further claims show particularly advantageous embodiments of the invention. Since the materials advantageous for arc transfer are expensive, cost-effective solutions are obtained by applying strips applied lengthwise to the arc guide rail or by applying small amounts of the materials in question using other known methods.
O76 - FPO76 - FP
Eine zusätzliche Verbesserung ergibt sich noch durch das Aufbringen der vorteilhaften Werkstoffe auf der Kathodenseite der Löschbleche. Die Erfindung wild nachstehend anhand der beispielhaften Darstellung näher erläutert.An additional improvement is achieved by applying the advantageous materials to the cathode side of the quenching plates. The invention is explained in more detail below using the example illustration.
Es zeigen:Show it:
Fig.1 einen Stromunterbrecher bei geschlossenen Kontakten.Fig.1 a circuit breaker with closed contacts.
Fig.2 einen Stromunterbrecher mit sich öffnenden Kontakten.Fig.2 a circuit breaker with opening contacts.
Fig.3 einen Stromunterbrecher mit verringertem Leitmaterial auf der Lichtbogenlaufschiene.Fig.3 a circuit breaker with reduced conductive material on the arc guide rail.
Fig.4 einen Stromunterbrecher wie Fig.1, jedoch mit beschichteten Löschblechen.Fig.4 a circuit breaker like Fig.1, but with coated quenching plates.
In Fig. 1 ist ein Stromunterbrecher dargestellt, der aus einem feststehenden Kentakt 2 und einem beweglichen Kontaktarm 1 besteht, die Kontaktstücke 4 und 7 aufweisen. Von dem Kontaktstück 4 auf dem feststehenden Kontakt 2 führt eine Lichtbogenlaufschiene 5 in Richtung der Löschkammerrückseite, in der für die Lichtbogenkühlung Löschbleche 8 quer zur Bewegungsrichtung des beweglichen Kontaktarmes 1 angeordnet sind. Auf der Lichtbogenlaufschiene 5 ist ein Streifen 6, aus einem Werkstoff mit einer im Verhältnis zu den in Stand der Technik verwendeten Werkstoffen niedriger elektrischer Austrittsarbeit für den Lichtbogen, aufgebracht.Fig. 1 shows a circuit breaker consisting of a fixed contact 2 and a movable contact arm 1, which have contact pieces 4 and 7. An arc guide rail 5 leads from the contact piece 4 on the fixed contact 2 in the direction of the rear of the arcing chamber, in which arc quenching plates 8 are arranged transversely to the direction of movement of the movable contact arm 1 for arc cooling. A strip 6 made of a material with a low electrical work function for the arc compared to the materials used in the prior art is applied to the arc guide rail 5.
Wird der Stromunterbrecher durch einen hohen Strom (Kurzschlußstrom) belastet, hebt der bewegliche Schaltarm 1 unter der Wirkung des entstehenden elektrodynamischen Magnetfeldes von dem feststehenden Kontakt 2 gegen die Federkraft der Druckfeder 11 ab. (Fig.2)If the circuit breaker is loaded by a high current (short-circuit current), the movable switching arm 1 is lifted off the fixed contact 2 against the spring force of the compression spring 11 under the effect of the resulting electrodynamic magnetic field. (Fig.2)
J Jf &iacgr; * J *P JJ f &iacgr; * J *P
&Ogr;76 - FP&Ogr;76 - FP
Hierbei bildet sich zwischen den Kontaktstücken 4 und 7 iin Lichtbogen 12, der das Bestreben hat, auf den Kontaktstücken zu verharren. Damit diese Verharrzeit auf den Kontaktstücken 4 und 7 jedoch so kurz wie möglich gehalten wird, ist ein Blasmagnet 3 vorgesehen, der den Lichtbogen 12 zwischen die Löschbleche 8 treiben und dort in Einzellichtbögen 12* aufteilen soll. Durch eine Auflage 6, aus Magnesium oder Selten-Erde-Werkstoff wird die Kommutierungszeit, d. h. die Zeit die für das Wandern des Lichtbogen 9 von dem Kontaktstück 4 auf die Lichtbogenlaufschiene 5 benötigt wird, erheblich verringert und die Laufgeschwindigkeit des Lichtbogens 12 zwischen die Löschbleche 8 wird erhöht. In this case, an arc 12 forms between the contact pieces 4 and 7, which tends to remain on the contact pieces. However, in order to keep this residence time on the contact pieces 4 and 7 as short as possible, a blow magnet 3 is provided, which is intended to drive the arc 12 between the quenching plates 8 and divide it into individual arcs 12*. A support 6 made of magnesium or rare earth material significantly reduces the commutation time, i.e. the time required for the arc 9 to travel from the contact piece 4 to the arc guide rail 5, and the running speed of the arc 12 between the quenching plates 8 is increased.
In Fig. 3 ist dabei die Auflage 1o aus Magnesium nur in einem Teilbereich vorgesehen. Hierdurch ergibt sich eine kostengünstige Lösung, die jedoch nur bei guter magnetischer Blasung des Lichtbogens vorteilhaft ist.In Fig. 3, the magnesium support 1o is only provided in a partial area. This results in a cost-effective solution, which is, however, only advantageous if the arc is well blown magnetically.
Eine schnellere übergabe des Lichtbogens an die Löschbleche erreicht man, wenn auch die Löschbleche selbst kathodenseitig mit einer Auflage (9) aus einem Werkstoff mit niedriger elektrischer Austrittsarbeit versehen sind. (Fig.4)A faster transfer of the arc to the quenching plates is achieved if the quenching plates themselves are provided with a coating (9) on the cathode side made of a material with a low electrical work function. (Fig.4)
Für das Aufbringen einer Schicht oder eines Streifens aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung auf die Lichtbogenlaufschiene oder die Löschbleche sind unterschiedliche an sich bekannte Verfahren wie z. B. einlegen, plattieren, flammspritzen u.s.w. denkbar, während für die Verbindung eines Streifens aus Selten-Erde-Werkstoff neben den mechanischen Verfahren noch Sintern in Betracht zu ziehen ist.For applying a layer or strip of magnesium or a magnesium alloy to the arc guide rail or the quenching plates, various known processes such as inserting, plating, flame spraying, etc. are conceivable, while for joining a strip of rare earth material, sintering must be considered in addition to the mechanical processes.
Claims (9)
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